Gemelos digitales explicados: acelerando la innovación y reduciendo costes

Aunque el concepto de "gemelos digitales" existe desde hace unos 30 años, es poco probable que las predicciones iniciales pudieran prever dónde está la tecnología hoy.

Por ejemplo, esta primavera, la 36ª Copa América está programada para exhibir el yate AC75 mono-casco superrápido y de era espacial. En pruebas, la tecnología de gemelo digital fue usada por un equipo para emular el rendimiento de los navegantes en un nuevo barco AC75; una hazaña que aceleró radicalmente el desarrollo de prototipos comparado con métodos de prueba anteriores.

Ahora desplegado en áreas como planificación urbana, salud y diseño automotriz, el gemelo digital también tiene un inmenso potencial para el sector manufacturero —ayudando en su búsqueda continua de mayor seguridad, productividad mejorada y mayor eficiencia.

El detalle está en los datos

Dado su nuevo estatus, el término "gemelos digitales" se ha convertido en un cajón de sastre para varias corrientes asociadas de innovación técnica. Realidad aumentada, interfaces de usuario mejoradas y modelado 3D —por nombrar algunas.

Además, también tenemos la idea del "hilo digital". Esto se refiere al marco de comunicación que permite un flujo de datos conectado y una vista integrada de los datos de un activo a lo largo de su ciclo de vida. Como registro de la vida de un producto o sistema, desde la creación hasta la retirada, el hilo digital permite insights a través de funciones tradicionalmente aisladas.

Y aunque es cierto que estas innovaciones pueden involucrar funcionalidad asociada, el núcleo del verdadero gemelo digital reside en los datos —puros y simples. Un gemelo digital, en esencia, es la generación o recopilación de datos digitales que representan un objeto físico en tiempo real.

Relacione esto con la manufactura, y si asociáramos hipotéticamente sus componentes principales con características humanas: el equipo operacional sería el músculo, la conectividad el sistema nervioso —y el gemelo digital— ese es el cerebro.

Y, como usamos intuitivamente la capacidad de nuestro cerebro para recordar, registrar, analizar, procesar y predecir en el mundo real, así el gemelo digital puede analizar datos recopilados para hacer lo mismo en el mundo digital. En el mundo manufacturero, las entradas de datos que contribuyen al hilo digital y al gemelo digital optimizan funciones operacionales, lo que ayuda a aumentar el rendimiento y mejorar la eficiencia.

Fábrica consciente

En manufactura, donde hasta el 90% de los datos de fábrica en tiempo real no se usan, el gemelo digital proporciona una base sólida para una mejor utilización de esa información para insights de proceso.

Desde la experiencia en nuestra "fábrica consciente" de Oulu, tenemos conocimiento de primera mano de aprovechar la inteligencia integrada en el equipo operacional para evaluar estos insights mediante gemelos digitales.

Por ejemplo, monitoreo del entorno de producción. Aquí, utilizando una variedad de fuentes de datos, se pueden observar desviaciones en humedad y temperatura con alarmas automatizadas activadas para identificar dónde pueden ser necesarios ajustes o mantenimiento.

El gemelo digital también proporciona analítica de proceso en tiempo real automatizada a través de máquinas y fuentes de datos conectadas, lo que acelera la detección y corrección de errores. Y, con monitoreo del proceso de ensamblaje, también en tiempo real, el estado y progreso de cada celda robótica puede verse en cualquier momento desde una interfaz de usuario central, con un nivel de visibilidad hasta el producto individual.

La infraestructura importa

Por supuesto, hay requisitos de infraestructura necesarios para hacer realidad este nivel de insight.

La inteligencia integrada es el primer requisito para los gemelos digitales. El Internet de las Cosas (IoT) está literalmente explotando el número de sensores en instalaciones de manufactura. Y este aumento en la capacidad de generación de datos se está incorporando cada vez más en el equipo de producción en su fase de diseño. La capacidad de procesar y estandarizar datos también debe ser igualada por conocimiento analítico encima que pueda dar sentido a lo que se genera.

El tipo correcto de conectividad flexible y robusta también es crucial. Esto suele significar conectividad de grado industrial que supera el rendimiento de Wi-Fi. Cada vez más, los fabricantes se mueven hacia redes inalámbricas privadas 4G/LTE y 5G para ofrecer los niveles de fiabilidad, seguridad y ancho de banda alto necesarios para la tecnología operacional hambrienta de datos.

Como parte de su viaje de digitalización e Industria 4.0, los fabricantes también están mirando inteligencia artificial (IA), aprendizaje automático, automatización e inteligencia aumentada. Sin embargo, todas estas capacidades llamativas requieren un elemento esencial de conectividad destacado: baja latencia.

Tiempo real e interconectado

En este sentido, 4G/LTE es el estándar mínimo de conectividad inalámbrica requerido para ofrecer el tipo de baja latencia y tiempo de respuesta rápido que hace efectivos a los gemelos digitales —entregando datos instantáneamente y permitiendo respuesta inmediata del operador. Esto resalta la necesidad de procesar datos a velocidad vertiginosa, lo que hace que el edge computing sea imprescindible.

5G tiene una promesa aún mayor para la manufactura, a medida que el estándar evoluciona y se desarrolla el ecosistema de soporte. Con el estándar 5G en desarrollo continuo, las versiones posteriores presentarán nuevas capacidades como comunicación sensible al tiempo. Esto entregará una sincronización más estrecha de comunicación y control entre dispositivos, así como mejor posicionamiento y localización.

Además, la interconexión de sistemas debe considerarse; destacando la necesidad de comunicar e integrar a través de varios estándares y protocolos en uso en instalaciones de producción. Aquí, la conectividad de red necesita proporcionar un tipo de "intercambio de datos" simple y optimizado, con conectores industriales operando como una parte importante de la ecuación que hace que los sistemas se comuniquen eficazmente.

Ventajas

Con proveedores abordando ahora rápidamente estos requisitos de infraestructura, los beneficios potenciales para los fabricantes son sustanciales. Automatización de procesos de soporte, informes en tiempo real, mejor rendimiento de fábrica, aseguramiento de calidad superior y tiempos de respuesta rápidos son todos posibles gracias al gemelo digital de lo que ocurre en la planta de fábrica.

El enfoque de gemelo digital proporciona una excelente manera para que los fabricantes modelen flexiblemente cómo configurar flujos de trabajo y recursos en respuesta a demandas de productos cambiantes y cartera de pedidos.

Y aunque los gemelos digitales pueden permitirnos hacer mucho más, no reemplazan el toque humano. El objetivo de la Industria 4.0 debería ser aumentar la inteligencia humana, no reemplazarla. Los gemelos digitales aumentan los insights humanos en procesos de manufactura, y, se podría decir, pueden hacer "navegación tranquila" no solo de la Copa América, sino también del uso de datos para identificar dónde las industrias pueden lograr ganancias en seguridad, productividad y eficiencia.

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